12月22日12點37分，我國新一代運載火箭長征八號在中國文昌航天發(fā)射場成功點火起飛，順利將五顆衛(wèi)星送入預定軌道，首飛任務取得圓滿成功。

高亮攝

　　五顆衛(wèi)星中，主衛(wèi)星為航天科技集團五院研制的新技術驗證七號衛(wèi)星，搭載的四顆小衛(wèi)星分別是長沙天儀空間技術研究院有限公司的海絲一號、元光號，北京智星空間科技有限公司的智星一號A星以及北京國電高科科技有限公司的天啟星座08星。

　　此次任務是我國長征系列運載火箭的第356次飛行。

今早六點的發(fā)射塔架

　　首飛的長征八號運載火箭由航天科技集團一院研制。一方面充分吸收和繼承了現(xiàn)役火箭和新一代火箭的成果和先進技術，另一方面又結合自身特點開展新技術的驗證與應用，并最終呈現(xiàn)出現(xiàn)在的構型。

　　長征八號采用芯級捆綁2枚助推器構型，全長約50.3米，起飛質量約356噸，起飛推力約480噸，700公里太陽同步軌道運載能力不小于4.5噸，同時可兼顧近地軌道和地球同步轉移軌道發(fā)射需求。

　　長征八號一子級直徑3.35米，與長征七號芯一級基本一致。二子級直徑3米，與長三甲三級基本一致。助推器直徑2.25米，整流罩直徑4.2米。

　　一子級配置2臺120噸級YF-100液氧煤油發(fā)動機，二子級配置2臺8噸級YF-75氫氧發(fā)動機，助推器各配置1臺120噸級YF-100液氧煤油發(fā)動機。

航天科技集團一院供圖

　　最短時間研制一型新火箭

　　2015年年初，航天科技集團一院展開了關于長征八號運載火箭的論證工作。經(jīng)過兩年多的反復論證，長征八號運載火箭在2017年5月正式立項。研制團隊僅用了短短一年時間，就完成了火箭方案設計。2018年4月，長征八號正式轉入工程研制階段，并于2020年10月完成出場評審，滿足首飛要求。

　　“長征八號運載火箭工程從立項研制到首飛成功，僅用時3年多時間，創(chuàng)造了中國運載火箭研制時間最短的紀錄，這在我國火箭研制歷史上是不多見的。”長征八號運載火箭總設計師宋征宇介紹道。

　　如何用最短時間研制一款新火箭？

　　在我國新一代運載火箭的論證過程中，以液氧煤油和液氫液氧發(fā)動機為基礎，提出了新一代大、中、小型運載火箭的發(fā)展構想，并通過二十多年的預研和工程研制，形成了2.25米和3.35米直徑通用模塊，成功研制了長征五號、長征七號等新一代運載火箭，為我國新一代運載火箭“模塊化、系列化、組合化”發(fā)展奠定了基礎。

　　長征八號研制團隊在論證過程中，從我國現(xiàn)有的火箭模塊里，進行了幾百種搭配，不斷創(chuàng)新研制思路和方案，最終提出了現(xiàn)在的構型，即長征八號火箭一子級狀態(tài)與長征七號火箭芯一級基本一致，二子級狀態(tài)與長三甲系列火箭三級基本一致。

　　火箭設計師們以模塊化組合、產(chǎn)品化選用為原則，充分繼承現(xiàn)役火箭的共用技術和產(chǎn)品，借鑒已有的試驗驗證成果，深入貫徹共用產(chǎn)品使用思想，按照運載火箭產(chǎn)業(yè)化發(fā)展思路，以最小代價、最短時間完成型號的集成研制。

　　填補空白：700公里SSO運力4.5噸

　　長征八號火箭主要聚焦于未來太陽同步軌道（SSO）的高密度發(fā)射任務，在700公里太陽同步軌道上，其運載能力可達到4.5噸，同時，長八火箭還可兼顧近地軌道和地球同步轉移軌道發(fā)射需求。

　　長征八號為何橫空出世？

　　產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動著需求上漲。許多資源衛(wèi)星、科學試驗衛(wèi)星甚至是低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組網(wǎng)都要在太陽同步軌道上運行，帶來了大量的太陽同步軌道發(fā)射任務和服務需求。而目前我國已研制成功的新一代運載火箭由于各自的定位和使命不同，有的型號運載能力稍顯不足，有的又如同“大馬拉小車”，成本過高。

　　長征八號運載火箭總設計師宋征宇告訴記者，以往我國的運載火箭大多是針對某項工程任務而設計研發(fā)的，但對于未來市場占比達到70%以上的商業(yè)衛(wèi)星而言，并沒有特別適合的火箭。因此，必須快速研制出一款更為“親民”的新一代中型運載火箭，填補太陽同步軌道衛(wèi)星發(fā)射能力空白，滿足未來各類發(fā)射需求。

　　“長征八號可以填補我國新一代運載火箭的能力空白，將我國運載火箭太陽同步轉移軌道運載能力從3噸提升至4.5噸。”長征八號運載火箭總指揮肖耘介紹。

　　瞄向可回收火箭

　　首飛的長征八號運載火箭也針對火箭可重復使用技術展開了探索和研究。

　　長征八號實現(xiàn)了發(fā)動機推力調節(jié)技術的首次工程應用，在飛行中對液體火箭發(fā)動機進行節(jié)流控制。“推力調節(jié)技術是火箭可重復使用的關鍵技術，必須掌握。”肖耘說。

　　宋征宇形象地比喻，火箭發(fā)動機的推力節(jié)流技術就像給汽車換擋一樣，在點火起飛時開足全力沖上去，在飛行過程中調節(jié)發(fā)動機的推進劑流量，以此來達到調整推力、控制速度等目的。推進劑節(jié)流技術可以對火箭進行牽制釋放，不想讓它走的時候能拽得住，想讓它走的時候放得開，這樣才能在火箭返回時“收住油門”。

　　有了這項技術后，還可以在點火起飛時讓發(fā)動機先工作很短的時間，在正式起飛前對發(fā)動機進行全覆蓋測試，一旦發(fā)動機出現(xiàn)故障，立刻節(jié)流控制，緊急叫停發(fā)射任務，避免后續(xù)損失。

　　此前幾年，研制團隊圍繞火箭一級回收開展了技術嘗試，以垂直起飛和垂直降落為目標，按步進行火箭回收試驗。目前，著陸緩沖機構、低空低速的返回段制導、自主控制等回收技術均處于緊張的試驗階段，預計在明年左右完成可回收關鍵技術的進一步攻關。

　　智慧型長征八號

　　近年來，我國運載火箭高密度發(fā)射已呈常態(tài)化，但飛行故障甚至飛行失利也偶有發(fā)生。如果火箭具備故障診斷和自主飛行能力，在發(fā)生故障時，自主調整，飛行結果便能大幅改善。

　　長征八號運載火箭基于控制效果的噴管極性辨識和控制重構算法的應用，突破了大靜不穩(wěn)火箭主動減載控制技術，同時兼顧提升對故障的適應能力，為智慧化發(fā)展應用打下堅實基礎，讓運載火箭變得有智慧、更聰明。

　　此次發(fā)射的長征八號是組合型火箭，芯一級和助推器均采用長征七號一級狀態(tài)，結構非常強，而二子級采用長三甲三子級，結構相對比較輕薄，承載能力有限制。按照火箭的飛行軌道設計，火箭將在一、二級分離前通過南海上空稠密大氣層，西向的大風將對火箭飛行形成垂直作用力。

　　“如果火箭在稠密大氣中仍保持高速飛行的狀態(tài)，輕則拉偏位移，影響入軌精度，重則導致火箭被大風吹斷解體。”肖耘說。因此，研制團隊采用大靜不穩(wěn)火箭主動減載控制技術，通過自適應減載控制，將發(fā)動機100%的推力降到77.5%，提升了輕質貯箱結構對不確定風場的適應性，順利通過“危險地帶”。

　　此次首飛成功的長八火箭具備了滑行段飛行故障在線辨識的能力，能夠在特定故障工況下，自主進行姿態(tài)控制重構的能力，提升火箭飛行控制的適應性和智能化水平。通過設計基于控制效果的噴管故障辨識和控制重構算法，開展故障在線辨識，并根據(jù)故障辨識結果，進行姿態(tài)控制重構。

　　宋征宇告訴記者，假如火箭發(fā)現(xiàn)原有的目標軌道已經(jīng)不可達了，就會自動計算出一個臨時停泊軌道，進行衛(wèi)星救援。“目前，國際明確上提出這項技術的，只有我們長征系列運載火箭。”宋征宇自豪地說，在各項新技術的加持下，長征八號火箭變得更加智能了。

　　征戰(zhàn)商業(yè)航天市場

　　長征八號火箭立項之初，便被賦予了“打造一款經(jīng)濟、好用、可量化批產(chǎn)并具有國際競爭力的火箭”的光榮使命。長征八號火箭的主要運載能力集中在太陽同步軌道，而這里恰好是商業(yè)航天發(fā)射需求最為旺盛的“黃金地段”。

　　商業(yè)發(fā)射服務最主要的三個需求，便是物美、價廉、快速。

　　長征八號繼承了已有型號的成熟模塊，可靠性設計考慮的更充分，宋征宇指出：“可靠是火箭的基礎，無論什么樣的用戶，都需要可靠，但提供商業(yè)發(fā)射服務的長征八號火箭可靠性，是基于成本考慮的。”他坦言，不能將商業(yè)航天的可靠性和載人航天相比較，“未來長征八號火箭可以對標國際同行，經(jīng)濟性有可比性，可靠性更高。”

　　長征八號首飛試驗隊將材料性挖掘到極致，未來，箱體的人工成本和原材料成本可下降30%，達到經(jīng)濟性和運載能力的平衡。“長八火箭運載效率在國內(nèi)火箭中是名列前茅的，運載能力的提升、成本的下降，必然會帶來很高的性價比。”長征八號運載火箭副總指揮段保成段保成說。

　　長征八號通過“模塊化、系列化、組合化”研制理念以及全箭模態(tài)綜合技術等一系列方法，在保證產(chǎn)品可靠性的前提下，進一步節(jié)省測發(fā)成本，縮短研制周期、履約周期和發(fā)射周期，預計未來可實現(xiàn)接單12個月進場，進場10天發(fā)射的快速服務能力，用最短時間、最少成本，打造出一款具有競爭力的產(chǎn)品。

　　想要征戰(zhàn)商業(yè)航天市場，就必須是個多面手，長征八號不僅可以發(fā)射太陽同步軌道衛(wèi)星，還能兼顧近地軌道和地球同步轉移軌道發(fā)射能力，使其具有更強的市場競爭力。